[發明專利]一種植物胚芽鞘特異性表達啟動子及其應用

有效

• 申請號: 201310752156.0
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN103740721A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 魏鵬程;楊劍波;李莉;許蓉芳;李浩;秦瑞英;楊亞春;宋豐順;張銀萍;倪大虎
• 申請（專利權）人: 安徽省農業科學院水稻研究所
• 主分類號: C12N15/113
• 分類號: C12N15/113;C12N15/82;C12N1/21;A01H5/00;C12R1/01
• 代理公司: 北京律譜知識產權代理事務所(普通合伙) 11457
• 代理人: 黃云鐸;王慶海

技術領域

本發明涉及生物技術和植物基因工程技術領域。具體而言，本發明涉及一種植物胚芽鞘基因表達啟動子及其應用，該啟動子能夠在水稻轉基因調控體系中驅動目標基因在胚芽鞘中表達。

背景技術

水稻是最主要的糧食作物之一，世界上三分之一以上的人口都以稻米為主食。隨著經濟的發展，全球范圍內對稻米產量和品質提出了越來越高的要求。因而利用各種方法來提高水稻單產、改良稻米品質，有著積極重要的意義。通過分子生物學以及基因工程的手段去研究和改良作物在農業生產中具有很好的應用前景。自1983年獲得第一株轉基因煙草以來，在近30年的時間里，植物基因工程的研究取得了突飛猛進的進展，已經成為現代生物學和育種學中一項重要的方法和技術。

高等生物的生長發育是不同基因在時間和空間上有序表達和協同作用的過程。在此過程中基因表達的開啟、關閉、表達部位和表達量的高低都將會受到精細的調控，基因的表達調控是一個多層次的復雜過程，受不同的調節因素控制，也是在多階段水平來實現的，即轉錄前、轉錄、轉錄后、翻譯、翻譯后五個水平。盡管基因表達在高等生物中是多級調控系統，但是轉錄水平上的調控是最關鍵的環節。因為轉錄的起始及其發生頻率是基因表達環節中最基本的一步。啟動子作為轉錄水平上一個重要的調控元件，是眾多轉錄因子及RNA聚合酶的最終作用靶標，因此深入研究啟動子的結構、功能、作用模式等對于回答分子生物學中的一些基本理論問題具有重大意義。因此，人們在開發一些新的轉化技術如細胞器轉化、定向轉化等的同時，越來越注重通過控制目的基因的時空表達來達到相應的轉化目的。研究者們通過尋找更為有效的組織、器官特異性表達啟動子或者是誘導表達啟動子來代替組成型啟動子，以期更好地調控植物基因表達。正因為如此，組織特異性啟動子在植物基因工程中的研究地位也越來越突出。

胚芽鞘是作物子葉應對生長初期逆境的保護組織，在成熟種子中完成分化。在種子萌發后期，隨著細胞的伸長和擴大，胚芽鞘伸長使種子破土生長，保護胚芽露出地面并抵御逆境脅迫。由于胚芽鞘在作物生長初期具有重要意義，已有大量的關于胚芽鞘伸長及生理反應的機理研究報道。王瑋等發現在干旱脅迫下小麥胚芽鞘長度與抗旱系數呈極顯著正相關，可用作衡量小麥抗旱性的指標；并在小麥的抗旱育種中通過在早期世代對抗旱基因型進行篩選，取得了良好效果。周小梅等研究表明，滲透脅迫下水稻幼苗體內腐胺（Put）、亞精胺（Spd）和精胺（Spm）含量的上升有利于提高水稻幼苗的抗滲透脅迫能力，并且水稻芽期的抗旱性可在一定程度上反應該品種的抗旱性。在水稻上已有研究表明在進行直播稻生產時選擇長胚芽鞘類型的品種是有效利的，但未見有更深入的的研究報道。

水稻是世界上最重要的糧食作物之一，也是禾本科作物功能基因組學研究的模式植物。由于水稻幼苗的胚芽鞘不僅能在濕潤空氣中生長，也能夠在水層中生長，而且生長的更快。水稻胚芽鞘所具有的這種特性，在水稻栽培中已加以利用，如我國雙季稻地區晚稻育秧，常直接在蓄水田中播種，美國加利福尼亞州至今猶保持用飛機在蓄水田中播種的習慣。由于胚芽鞘在胚中已經分化完成，萌發后不再進行細胞分裂增殖，是研究生長機制的好材料，因此，對水稻胚芽鞘特異性表達基因的深入研究，具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種驅動外源基因在水稻胚芽鞘中特異性表達的啟動子、獲得含有該啟動子序列的轉化子以及該啟動子的應用。其中，本文中所涉及的“植物”是指單子葉植物，例如水稻、小麥、玉米、大麥、高粱或燕麥，優選為水稻。

為了實現上述目的，一方面，本發明提供一種植物胚芽鞘特異性表達啟動子，所述植物胚芽鞘特異性表達啟動子包含序列表中SEQ?ID?No:1所示的DNA序列。序列表中SEQ?ID?No:1所示的DNA序列為來源于日本晴水稻（Oryza?sativa?L?cv.Nipponbare）的水稻胚芽鞘特異表達啟動子，本文中稱為PCole1或啟動子PCole1。

優選地，本發明提供的植物胚芽鞘特異性表達啟動子的DNA序列為SEQ?ID?No:1所示的序列，即PCole1或啟動子PCole1。